1.1.1 电路和电路模型

知识先导——认一认

观察手电筒电路的连接及组成，电路如图1-1所示。

知识链接——学一学

1. 电路

电路是电流流通的路径，是为实现一定的目的将各种元器件（或电气设备）按一定方式连接起来的整体。电路一般由电源、负载及中间环节组成。

（1）电源

电源是产生电能和电信号的装置，如各种发电机、蓄电池、传感器、稳压电源、信号源等。

（2）负载

负载是取用电能并将其转换为其他形式能量的装置，如电灯、电动机、扬声器等。

（3）中间环节

中间环节是传输、分配和控制电能或信号的部分，如连接导线、控制电器、保护电器、放大器等。

电路的组成不同，其功能也就不同，电路的一种作用是实现电能的产生、传输、分配和转换，各类电力系统就是典型实例。图1-2（a）所示是一种简单的实际电路，它由干电池、开关、灯泡和连接导线等组成。当开关闭合时，电路中有电流流通，灯泡发光，干电池向电路提供电能；灯泡是耗能元件，它把电能转化为热能和光能；开关和连接导线的作用是把干电池和灯泡连接起来，构成电流通路。

电路的另一种作用是实现信号的传递和处理，如电话线路、有线电视电路和网络，传递着人们需要的信息。收音机、电视机、计算机的内部电路起着接收和处理信号的重要作用。如图1-2（b）所示，话筒将语音信号转换为电信号，经放大器进行放大处理传递给扬声器，以驱动扬声器发音。

2. 理想电路元件及电路模型

组成实际电路的元件种类繁多，但实际的电路元件在电路中所表现的电磁性质可以归纳为几类，而每一个元件所反映的电磁性质又以某一特定项为主，其他性质在一定条件下可以忽略，这样就可以把实际的电路元件理想化，将电路实体中的各种电气设备和元器件用一些能够表征它们主要电磁特性的元件模型来代替，而对它的实际上的结构、材料、形状等非电磁特性不予考虑。即用一个假定的二端元件来代替实际元件，二端元件的电和磁性质反映了实际电路元件的电和磁的性质，这个假定的二端理想电路元件，简称为电路元件，如电阻、电感、电容、电源等。

电阻：表示消耗电能的元件，如电阻器、灯泡、电炉等。可以用理想电阻来反映其在电路中消耗电能这一主要特征。

电感：表示产生磁场、储存磁场能量的器件，如各种电感线圈。可以用理想电感来反映其储存磁能的特征。

电容：表示产生电场、储存电场能量的器件，如各种电容器。可以用理想电容来反映其储存电能的特征。

电源：电源有两种表示方式，即电压源和电流源。表示能将其他形式的能量转换为电能的元件。

理想电路元件特征：一是只有两个端子；二是可用电压或电流按数学方式描述；三是不能分解为其他元件。

实际电路是由一些电工设备、器件和电路元件所组成的。为了便于分析和计算，把实际元件和器件理想化并用国家统一的标准符号来表示，构成电路模型。即由理想电路元件组成的电路称为电路模型，也就是人们常说的电路图，如图1-3所示。

将实际的元件用基本电路符号代替，是一个将事物抽象成理想模型的过程。基本电路元件是抽象了的理想元件，如电阻、电容、电感等。但实际的元件在电路中发生的作用是复杂的，如日光灯电路，不能简单地把日光灯整套设备用电阻代替，日光灯的辅助器件——镇流器，不仅具有电感的性质，还具有电阻和电容的性质。但由于镇流器的电阻很小，电容所起作用也很小，所以在一般情况下可以忽略次要因素，突出其主要作用，即将镇流器用理想元件电感来表示，再和表示日光灯管灯丝的电阻串联，但在分析要求较高的情况下，又要将镇流器用电感、电阻和电容三种元件相组合来代替。

本书所分析的电路，就是这种电路模型。在电路图中，各种电路元件用规定的图形符号表示。

需要注意的是，具有相同的主要电磁性能的实际电路部件，在一定条件下可用同一电路模型表示；同一实际电路部件在不同的应用条件下，其电路模型可以有不同的形式。不同的实际器件只要有相同的主要电气特性，在一定的条件下可用相同的模型表示，如灯泡、电炉等在低频电路中都可用理想电阻表示。

实践操作——做一做

图1-4所示为两个双联开关控制一盏灯电路的原理示意图，请在实验线路板上根据图示原理，利用直流电源、连接导线、双向开关及小灯泡模拟实现两地控制一盏灯电路。